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Motorrad Die Erfindung betrifft ein neuartiges Motorrad und insbesondere
ein Motorrad mit einer neuartigen Stoßdämpferanordnung, die den Rädern des Motorrads
eine gute Straßenlage verleihen soll.
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Die im allgemeinen beim Motorrad, bei Motorcross-Rennen und bei Erprobungsrennen
verwendeten Motorräder sollten so konstruiert sein, daß die Räder eine möglichst
gute Straßenlage des Motorrds erlauben, d.h. eine gute Haftfähigkeit der Räder sowie
eine bessere Stoßdämpfung
und ein angenehmes und sicheres Fahren
des Fahrers selbst dann, wenn sich die Räder heftig nach oben und nach unten bewegen.
Dadurch soll der Fahrer geschont werden, damit dieser das Motorrad mit hohen Geschwindigkeiten
über starke Unebenheiten des Bodens, scharfe Kurven und steilen Abhängen fahren
kann ohne hinzufallen.
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Um den Motorradrädern eine gute Straßen- und Bodenhaftung zu ver leihen,
ist vorgeschlagen worden, die Motorräder so zu konstruieren, daß die Räder immer
nach unten gedrängt werden, um der Oberfläche der Straße bzw. des Bodens folgen
zu können, ohne daß sie hochspringen selbst wenn die Oberfläche der Straße oder
des Bodens beträchtliche Unebenheiten aufweisen. Die auf den Fahrer einwirkenden
Stöße sollen dadurch geschwächt werden, daß das Motorrad mit Stoßdämpfern ausgestattet
wird, die einen geringen Federungskoeffizienten besitzen und eine große Menge der
Stoßenergie absorbieren.
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Bei den Motorrädern herkömmlicher Art jedoch ist die anfängliche Federkraft
der Stoßdämpferanordnungen viel geringer als die Komponente einer Gesamtkraft, die
durch die ruhende Last oder das Eigengewicht des Motorrads ausgeübt wird und die
auf das Rad einwirkt, das zusammen mit dem Stoßdämpfer betätigt wird, während das
Motorrad steht. Wenn daher der Fahrer auf ein stillstehendes herkömmliches Motorrad
aufsteigt, wird die Stoßdämpferanordnung übe r einen beträchtlichen Teil des vollen
Hubs bzw. der vollen Hubhöhe zusammengedrückt aufgrund der Gesamtkraft, die durch
die Summe des Eigengewichtes des Motorrads und des Gewichts des darauf sitzenden
Fahrers entsteht. Aus diesen Gründen war es erforderlich, Stoßdämpfer anordnungen
rnit einem extrem hohen Federungskoeffizienten zu entwickeln,
um
den starken Stößen Widerstand zu leisten, die auf die Räder eines in Betrieb befindlichen
Motorrads einwirken. Daher unter liegen die herkömmlichen Motorräde-r beim Fahren
über unebenes Gelände starken Stößen, bevor diese durch die Stoßdämpfer abgeschwächt
werden. Unter diesen Bedingungen lösen sich die Räder oft von der Oberfläche und
dadurch wird die Bodenhaftfähigkeit stark reduziert und es kann zu einem Umstürzen
des Motorrads kommen oder zu einem unangenehmen Durchdrehen der Räder, wenn diese
nicht mehr am Boden haften. Dadurch entstehen auch Leistungsverluste und die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges wird stark vermindert. Selbstverständlich führt eine schlechte Stoßdämpfung
auch zu einer frühzeitigen Ermüdung des Fahrers.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges mit einer
Stoßdämpfe ranordnung ausge rüstetes Motorrad zu entwickeln, das eine Gasfeder besitzt,
die die erwünschte große Anfangsfederkraft und einen relativ geringen Federungskoeffizienten
hat, in Kombination mit einer Schraubenfeder, die einen großen Federungskoeffizienten
besitzt. Diese Kombination liefert einen langen Hub, absorbiert eine große Menge
der Stoßenergie (d. h. das Produkt einer mittleren Federungskraft durch einen wirksamen
Hub) und führt zu einem geringen Gesamffederungskoeffizienten, wodurch es zu eim
r guten Bodenhaftung der Feder kommt und es werden bedeutend mehr Stöße absorbiert,
die ansonsten auf den Fahrer ausgeübt werden.
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Der Erfindung lag weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein mit einer Stoßdämpferanordnung
ausgerüstetes Motorrad zu schaffen, bei dem der Federungskoeffizient im wesentlichen
konstant bleibt während des gesamten Hubes und bei dem die Stoßdämpferanordnung
sowohl als eine Gasfedervorrichtuny
als auch ein Öldämpfer wirkt
Das mit einer Stoßdämpferanordnung ausgerüstete Motorrad nach der Erfindung ist
gekennzeichnet durch einen Hauptrahmen, zwei Rädern, die in Tandemanordnung am Hauptrahmen
befestigt sind, eine r Stoßdämpfe ranordnung, die eine Schraubenfedervorrichtung
einschließt, die an einem Ende des Hauptrahmens und am anderen Ende mindestens von
einem der Räder gehalten wird, sowie eine Gasfedervorrichtung einschließt, die an
einem Ende durch den Hauptrahmen und am anderen Ende durch mindestens ein Rad gehalten
wird, und mit einer vorgeschriebenen Ausgangsfederungskraft versehen ist, die größer
ist als die der Schraubenfedervorrlchtung, wobei die Summe der Ausgangsfederungskräfte
der Schraubenfeder und der Gasfeder größer gemacht werden als die Kraftkomponente,
die durch das Eigengewicht eines stehenden Motorrads ausgeübt wird, die auf mindestens
eines der Räder einwirkt, und wobei die stoßdämpfende Anordnung einen Federungskoeffizienten
besitzt, der im wesentlichen während des gesamten Hubes konstant bleibt.
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Das Motorrad nach der Erfindung besitzt eine hervorragende Straßen-und
Bodenhaftfähigkeit und eignet sich insbesondere für Motorradrennen jeder Art. Durch
die besondere Konstruktion werden die während der Fahrt ausgeübten starken Stösse
in wirksamer Weise auf ein Minimum reduziert und dadurch kommt es zu einer wesentlichen
Schonung des Fahrers. Da der Federungskoeffizient während des ganzen Bereichs bzw.
der ganzen Länge des Hubes konstant bleibt, kann das erfindungsgemäße Motorrad immer
unter stabilen Bedingungen gefahren werden unabhängig von der Art und Stärke der
verschiedenen auf das Motor rad und den darauf fahrenden Fahrer ausgeübten Stöße.
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Wesentlich ist auch, daß der Federungskoeffizient der Gasfeder, der
bedeutend geringer ist als der Federungskoeffizient der Schraubenfeder, im wesentlichen
während des gesamten Hubes der Stoßdämpferanordnung konstant gehalten wird. Diese
Anordnung hat den Vorteil, daß der gesamte Federungskoeffizient der Gasfedervorrichtung
leicht während des gesamten Hubes fixiert werden kann.
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Wenn die gleichen Federungseigenschaften wie die gesamten Federungseigenschaften
der Stoßdämpferanordnung nach der Erfindung alleine durch eine Schraubenfeder realisiert
werden sollen, dann ist es notwendig, ein relativ Raum-limitiertes Motorrad mit
einer Sprungfeder auszurüsten, die einen langen Hub besitzt, einen geringen vorgeschriebenen
Sprungfederkoeffizienten und einen wesentlich größeren Durchmesser als den eines
Drahtes, aus dem eine Schraubenfeder in einem Zustand besteht und ausreichend zusammengepresst
ist, um die vorgeschriebene Ausgangsfederungskraft zu erhalten. Bei der Stoßdämpferanordnung
nach der Erfindung werden jedoch die Gasfeder und die Sprungfeder in Kombination
verwendet, wodurch die Gasfeder verantwortlich gemacht wird für die Erzeugung der
konstanten Komponente der Federungskraft während des gesamten Hubes eines der Motorrad
räder, und wodurch ebenfalls die Schraubfeder verantwortlich ist für die veränderbare
Komponente der Federungskraft, die mit dem Hub eines Motorradrades variiert. Ein
Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine kompakte Stoßdämpferanordnung geschaffen
worden ist, die die oben angegebenen Federungseigenschaften besitzt, ohne daß die
erfindungsgemäße Stoßdämpferanordnung größer wird gegenüber den Stoßdämpfern bei
den her kömmlichen Motorrädern.
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In der folgenden Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsformen
des Motorrads nach der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen
im
einzelnen erläutert.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Motorrads
nach der Erfindung.
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Die Fig. 2 bis 4 sind perspektivische Schnittansichten, des vorderen,
des mittleren und des hinteren Teiles einer bei dem erfindungsgemäßen Motorrad verwendeten
Stoßdämpferanordnung.
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Fig. 5 gibt einen Vergleich zwischen den Betriebseigenschaften der
Stoßdämpferanordnung nach Fig. 2 bis 4 und Stoßdämpfern bekannter Art.
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Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Motorrads nach der Erfindung.
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Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht einer Stoßdämpferanordnung wie
sie bei dem in Fig. 6 dargestellten Motorrad verwendet wird.
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In den Fig. 8 und 9 ist der Betrieb einer Ausführungsform der Stoßdämpferanordnung
der Fig. 2 und 4 dargestellt.
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In der Fig. 10 sind die Betriebseigenschaften dargestellt, die mit
einer erfindungsgemäßen Stoßdämpferanordnung nach den Fig. 8 und 9 erhalten werden.
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Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eines Motorrads nach der
Erfindung besteht aus einem Hauptrahmen 1, der einen Sitzträger bzw.
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Sitzständer 2 besitzt, der sich vom hinteren Ende des Rahmens 1 schräg
nach
vorne erstreckt. Das vordere Ende der hinteren Gabel 3, die sich vom unteren Teil
des Sitzständers 2 nach rückwärts erstreckt, ist drehbar am unteren Endteil mittels
einer drehbaren Welle bzw.
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Achse 23 befestigt. Die hintere Gabel 3 hat ein Paar Gabelzinken 3a,
zwischen denen das hintere Rad 5 angeordnet ist und durch eine Maschine 4 angetrieben
wird. Das hintere Rad 5 ist mittels einer Welle bzw. einer Achse 5a drehbar an den
hinteren Enden der gepaarten Gabelzinken 3a angebracht.
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Das in Fig. 1 dargestellte Motorrad besitzt weiterhin ein Paar Hilfsrahmen
6, von denen jeder Rahmen ein schräg nach hinten abfallendes hinteres Rahmenglied
7 besitzt sowie ein vorderes Rahmenglied 8, das an dem vorderen Ende der hinteren
Gabel 3 im wesentlichen in einem rechten Winkel angeschweißt ist, so daß das obere
Ende des vorderen Rahmengliedes 8 am vorderen Ende des hinteren Rahmengliedes 7
befestigt ist und das untere Ende des vorderen Rahmengliedes 8 am vorderen Ende
der hinteren Gabel 3 befestigt ist. Auf diese Weise bilden der Hilfsrahmen 6, die
hintere Gabel 3 und das vordere Rahmenglied 8 ein im wesentlichen rechtwinkeliges
Dreieck.
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Ein Lenkkopf 9 ist am vorderen oberen Teil des Hauptkörpers 9 befestigt.
Eine schräg nach vorne abfallende vordere Gabel 10 ist an dem Lenkkopf 9 befestigt.
Ein Vorderrad 11 wird drehbar durch die unteren Enden gepaarter Gabelzinken der
vorderen Gabel 10 getragen.
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Eine Tankleiste 12 erstreckt sich schräg nach unten und nach hinten
vom Lenkkopf 9 weg. Das hintere Ende der Tankleiste 12 ist am oberen Teil des Sitzständers
2 fixiert. Ein sattelförmiger Brennstofftank 13 ist
in der Tankleiste
12 angesetzt.
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Die Stoßdämpferanordnung 14 besteht aus einer Gasfedervorrichtung,
die als ein dämpfer 15 funktioniert, und aus einer Schraubenfedervorrichtung wie
beispielsweise einer Kompressions-Schraubenfeder 16, die aus einem gewundenen Metalldraht
besteht. Das hintere Ende des Zylinders 17 des dämpfers 1 5 ist mittels drehbarer
Achsen 6a drehbar an den vorderen oberen Teilen der gepaarten Hilfsrahmen 6 angebracht.
Eine Kolbenstange 18, die vom Zylinder 17 nach vorne vorspringt, erstreckt sich
unter der Tankleiste 12 parallel zu dieser. Das vordere Ende der Kolbenstange 18
ist in der Nähe des Lenkkopfes 9 angeordnet und ist mit einem Träger -glied 19 verbunden,
das an der Tankleiste 12 und am Hauptrahmen 1 befestigt ist und zwar ein wenig hinter
dem Lenkkopf 9, so daß es sich ein wenig nach vorne und nach hinten bewegen und
schwingen kann mittels einer elastischen Vorrichtung 20, die beispielsweise aus
Gummi besteht.
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Die Kompressions-Schraubenfeder 16 , die sich um die Kolbenstange
18 windet, ist zwischen dem vorderen Ende der Kolbenstange 18 und dem Zylinder 17
angeordnet.
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Die Sitzleisten 21 erstrecken sich fast waagerecht von dem hinteren
oberen Teil des Sitzständers 2 nach hinten. Auf den Sitzleisten 21 ist ein Sitz
22A aufgesetzt. Die hinteren Enden der Sitzleisten 21 und der untere hintere Endteil
des Hauptrahmens 21 sind durch eine Hintergabelstrebe 21a miteinander verbunden.
Die Sitzleisten 21 werden vom Hauptrahmen 1 getragen.
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Wenn eine stark wechselnde Belastung oder ein Stoß auf das hintere
Rad 5 einwirkt, dann schwingen die hintere Gabel 3 und die Hitfsrahmen 6 um die
drehbare Achse 23 (Schaft 23) zusammen mit dem
hinteren Rad 5.
Dadurch wird der Stoß auf die Stoßdämpferanordnung 14 übertragen und wird durch
die gleichzeitige Wirkung des Öldämpfers 15 und der Schraubenfeder 16 geschwächt.
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Bei dieser Ausführungsform, bei der die Stoßdämpferanordnung 14 unter
der Tankleiste 12 und parallel zu dieser angeordnet ist, kann die Kolbenstange 18
einen beträchtlich längeren Hub (stroke) machen als eine Stoßdämpferanordnung, die
fast senkrecht zwischen der Sitzleiste 21 und der entsprechenden hinteren Gabel
3 angeordnet ist wie bei den herkömmlichen Motorrädern.
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Diese Anordnung vergrößert stark die Kapazität des Öldämpfers, d.h.
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die Dämpfungseigenschaften werden verbessert und es kann eine größere
Menge an Dämpfungsöl in dem Öldämpfer enthalten sein . Dadurch wird in wirksamer
Weise die Möglichkeit verhindert oder reduziert, daß das Dämpfungsöl auf eine höhere
Temperatur erhitzt wird als normalerweise erlaubt.
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Die Last und die Stöße, die auf das hintere Rad 5 einwirken, werden
durch die Hilfsrahmen 6 und die Stoßdämpferanordnung 14 auf das Trageglied 19 übertragen,
das in der Nähe des Lenkkopfes 9 angeordnet ist, anstatt auf die Sftzleisten 21,
wie dies bei den herkömmlichen Motorrädern der Fall ist. Diese Anordnung reduziert
ein Verdrehungs-bzw. Korrosionsmoment, das auf den Hauptkörper 1 einwirkt, und eine
Deformation hervorruft. Durch die erfindungsgemäße Stoßdämpferanordnung wird eine
sehr gute Betriebsfähigkeit des Motorrads erreicht.
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Wie aus der Fig. 1 ersehen werden kann, ist eine Entfernung zwischen
der drehbaren Achse 23 und der Achse 5a länger als zwischen der drehbaren
Achse
23 und der anderen drehbarn Achse 6a. Daher ist die Größe der Aufwärtsbewegung des
hinteren Rades 5 von seiner stationären Stellung nach Erhalt eines Stoßes größer
als die Hubmenge bzw. Hubhöhe (stroke amount) der Kolbenstange 18 in der Stoßdämpferanordnung
14. In der anschließenden Beschreibung wird von "der Hub höhe des hinteren Rades
5" gesprochen. Diese Anordnung und die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Stoßdämpferanordnung
den vollen Hub der Kolbenstange 18 größer macht als bei den herkömmlichen Anordnungen
wirken zusammen und ermöglichen, daß das hintere Rad 5 des Motorrads nach der Erfindung
entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einen größeren Hub macht
als dies bei den bekannten Motorrädern der Fall ist.
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Bei dem Motorrad nach der Erfindung ist die Stoßdämpferanordnung 14
unter der Tankleiste 12 entlang der zentralen Linie des Hauptkörpers 9 angeordnet
und ragt nicht wesentlich aus den Seitenflächen des Hauptkörpers 9 heraus. Dieser
Vorteil bedeutet, daß selbst dann, wenn das Motorrad gegen irgendwelche Hindernisse
stößt oder bei einem Fall den Boden berührt, kann es viel schwieriger zu Beschädigungen
der Stoßc dämpferanordnung 14 kommen.
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Die Fig. 2 bis 4 sind Teilansichten der vorderen, mittleren und hinteren
Abschnitte der Stoßdämpferanordnung 14, die bei der nach Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Motorrads Verwendung findet. Die Fig. 2, 3 und 4 stellen in
dieser zahlenmässigen Reihenfolge drei Abschnitte des Stoßdämpfers dar, die hintereinarrder
linear angeordnet sind. Dies bedeutet, daß die dazwischenliegenden Teile hier nicht
dargestellt werden.
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Aus der Fig. 3 ist zu ersehen, daß die Kolbenstange 18 in den Zylinder
17 des Öldämpfers 15 der Stoßdämpferanordnung 14 eingesetzt ist und zwar vom vorderen
Ende dieses Zylinders 1 7 durch die zentrale Öffnung eines hohlen zylin drischen
Öldichtungsgliedes 24 des Zylinders 17 (das sich im vorderen Endteil befindet),
wobei die äußere periphere Wand des Gliedes 24 gegen die innere periphere Wand des
Zylinders 17 gepresst ist, so daß eine Öldichtung zustande kommt. Der Zylinder 17
ist an seinem vorderen Ende mit eine r Endschraube 25 abgedeckt, die schraubbar
in den Zylinder 17 eingreift. Der hintere Endteil (linke Seite der Fig. 3) der Kolbenstange
18 besteht aus einem ersten zylindrischen Abschnitt 18a, der einen geringeren Durchmesser
besitzt und einen zweiten, darauf folgenden zylindrischen Abschnitt 1 8ba der einen
geringeren Durchmesser besitzt als der erste zylindrische Abschnitt 18a. Am ersten
zylindrischen Abschnitt 18a ist ein inuffenförmiges Stoppglied 26 fixiert. Ein ringförmiges
Lager 22, das aus einem elastischen Material wie beispielsweise Gummi besteht, ist
zwischen dem Öldichtungsglied 24 und dem Stoppglied 26 angeordnet. Auf dem zweiten
zylindrischen Abschnitt 1 8b ist eine erste Ventilanordnung 27 angebracht, wobei
die äußere periphere Wand des Ventilanordnungskörners 30 verschiebbar mit der inneren
peripheren Wand des Zylinders 17 in Kontakt steht. Im zentralen Teil des zweiten
zylindrischen Abschnitts 1 8b befindet sich eine Umleitung 28, die sich axial vom
hinteren Ende des zweiten zylindrischen Abschnittes 18b zu dem ersten zylindrischen
Abschnitt 18a erstreckt.
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Die Umleitung bzw. Bypass-Leitung 28 steht durch einen radialen Durchgang
28a mit einer ersten Betätigungskammer 29 in Verbindung, die durch die erste Ventilanordnung
27, dem Stoppglied 26, dem Öldichtungsglied 24 und der inneren peripheren Wand des
Zylinders 17 definiert ist.
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In dem Körper 30 der ersten Ventilanordnung 27 befindet sich eine
Aushöhlung
31, die eine abgestumpfte runde konische Form besitzt
und am hinteren Ende offen ist. Durch den festen Teil 32 des Körpers 30 gehen am
vorderen Endteil innere Durchgänge 33 und äußere Durchgänge 34, die sich in axialer
Richtung erstrecken. Auf der vorderen Endfläche des Ventilanordnungskörpers 30 ist
ein ringförmiges Ventilelement 35 angebracht, das in axialer Richtung verschiebbar
ist und lediglich die äußeren Durchgänge 34 verschließt, dessen Schnittbereich größer
ist als der der inneren Durchgänge 33. Ein Ringglied 36 , das vor dem ersten Ventilanordnungskörper
30 angeordnet und vom Körper 30 mittels eines Lagers 37 in einem bestimmten Abstand
abgetrennt ist, wird gegen das hintere Ende des Stoppgliedes 36 angepresst. Eine
schwache konische Feder 38 befindet sich zwischen dem Ventilelement 35 und einem
Ringglied 36, so daß es normalerweise das Ventilelement 35 gegen den Ventilanordnungskörper
30 anpresst.
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Ein ringförmiges Ventilelement 39 ist am hinteren Ende des zentralen
festen Teiles des ersten Ventilanordnungskörpers 30 angeordnet und verschließt somit
die inneren Durchgänge 33. Auf dem zweiten zylindrischen Abschnitt 18 b ist eine
Muffe 40 angebracht, deren vorderes Ende gegen das hintere Ende des festen Teiles
32 des Ventilkörpers 30 anstößt. Eine Federhalterung 41 ist gegen das hintere Ende
der Muffe 40 mittels einer Schraube 42 angepresst, die an das freie Ende des zweiten
zylindrischen Abschnitts 1 8b angeschraubt ist und zwar in einem unbeweglichen Zustand
bezüglich dem zweiten zylindrischen Abschnitt 18b. Zwischen der Federhalterung 41
und dem Ventilelement 39 befindet sich eine starke Kompressions-Schraubenfeder 43,
die um die Muffe 40 gewunden ist, so daß normalerweise das Ventilelement 39 nach
hinten bzw. rückwärts getrieben wird.
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In der Fig. 2 ist eine Druck regulierende bzw. steuernde Einheit 44
dargestellt, die aus einem Montageabschnitt 45 besteht, der eine zylindrische Form
hat und dessen vorderes Ende mit dem hinteren Ende des Zylinders 17 verschraubt
ist, sowie aus einem druckregulierenden Abschnitt 46, der ein im wesentlichen halbsphärisches
Ölkammergehäuse 47 und ein im wesentlichen halbsphärisches Gaskammergehäuse 48 einschließt,
wobei dessen Boden mit der oberen Öffnung des Ölkammergehäuses 47 verschraubt ist.
Ein im wesentlichen sphärischer Hohlraum wird in dem druckregulierenden Abschnitt
46 yebildet, der aus den Gehäusen 47 und 48 besteht. Der t-lohlraum ist in eine
Ölkammer 50, die sich im Ölkammergehäuse 47 befindet, und eine Gaskammer 51, in
dem Gaskammergehäuse 48 mittels einer Membran 49 aufgeteilt, deren Rand durch die
Gehäuse 47 und 48 festgehalten wird, so daß die Kammern 50 und 51 untereinander
gasdicht verschlossen sind. Die gasdichte Gaskammer 51 ist mit einem Gas 52 gefüllt,
wie beispielsweise Luft oder gasförmigem Stickstoff und zwar unter einem vorgeschriebenen
hohen Druck. Die Regulierung des Druckes des Gases 52 wird durch ein elastisches
Ventilglied 53 und einem Durchgang 54 erreicht, um ein unter hohem Druck stehendes
Gas zu erhalten. Der Durchgang 54 ist normalerweise durch eine Schraube 55 verschlossen.
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Eine zweite Ventilanordnung 56 gegenüber der ersten Ventilanordnung
27 ist am hinteren Endteil des Zylinders 17 angeordnet und wird mittels eines ringförmigen
Lagers 57 ( seat) in einem bestimmten Abstand gehalten. Die äußere periphere Wand
der zylindrischen Ventilanordnung 58 der zweiten Ventilanordnung 56 steht in unbeweglichem
Kontakt mit der inneren peripheren Wand des zylindrischen Montageabschnitts 45.
Die Aushöhlungen 59 und 60 werden in den vorderen und hinteren Endflächen des zweiten
Ventilanordnungskörpers 58 gebildet. Äußere Durchgänge 61
gehen
in axialer Richtung durch den Körper 58 und verbinden die Aushöhlungen 59 und 60.
Eine ringf6rmige Rille 62 > die gegenüber der Aushöhlung 60 offen ist, befindet
sich in der hinteren Endfläche des Körpers 58.
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Innere Durchgänge 63 gehen durch den Körper 58 in axialer Richtung
und stehen in Verbindung mit den Rillen 62 und den Aushöhlungen 59.
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Ein ringförmiges Ventilelement 64 befindet sich in der Aushöhlung
59 und ist in axialer Richtung verschiebbar, so daß es die äußeren Durchgänge 61
verschließt. Eine ringförmige Endplatte 65 befindet sich vor dem Ventilelement 64
und ist zwischen einem Lager 66 und der vorderen Endfläche des zweiten Ventilanordnungskörpers
58 eingeklemmt.
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Eine schwache konische Feder 67 ist zwischen dem Ventilelement 64
und der Platte 65 angeordnet, so daß sie normalerweise das Ventilelement 64 gegen
den äußeren Durchgang 61 treibt bzw. presst. Ein angeflanschter Stöpsel 68, durch
den eine Öffnung 69 geht und sich in axialer Richtung erstreckt, ist in dem Zentrum
des zweiten Ventilanordnungskörper 58 von der Hinterseite eingesetzt. Ein Ventilelement
70 befindet sich in der ringförmigen Rille 62 und ist in der axialen Richtung verschiebbar,
um die inneren Durchgänge 63 zu verschließen.
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Ein Ventilelement 71 , das aus einem Material hergestellt worden ist,
das durch einen relativ hohen Druck gebogen worden ist, ist an seinem inneren Rand
zwischen dem Flansch 68a und dem Stöpsel 68 eingeklemmt und eine Muffe 72 umgibt
die äußere Peripherie des Flansches 68, wodurch normalerweise die ringförmige Rille
62 verschlossen ist. Eine relativ feste konische Feder 73 befindet sich zwischen
den Elemten 70 und 71, die normalerweise das Ventilelement 70 gegen die inneren
Durchgänge 63 treiben.
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Die erste Ventilanordnung 27 (Fig . 3), die zweite VentiLanordnung
56 (Fig. 2) und die innere Wand des Zylinders 17 definieren eine zweite Betätigungskammer
74. Die erste Kammer 50 steht in Verbindung mit der zweiten Betätigungskammer 74
mittels eines Öldurchganges 75, die in dem Ölkammergehäuse 47 ausgebildet ist, einen
Öldurchgang 76, der sich im Montageabschnitt 45 befindet, wodurch eine Verbindung
mit dem Öldurchgang 75 und der zweiten Ventilanordnung 56 zustande kommt. Die Hohlräume
der ersten und der zweiten Betätigungskammern .29 und 74, der Öldurchgänge 75 und
76, der Ölkammer 50 und der ersten und der zweiten Ventilanordnungen 27 und 26 sind
vollständig mit Dämpfungsöl 77 gefüllt. Am hinteren Ende des Montageabschnittes
45 befindet sich eine Öffnung 78, die mit einem Öldurchgang 76 in Verbindung steht.
Die Öffnungen 78 ist normalerweise mittels einer Schraube 79 verschlossen und wird
dazu verwendet, das in dem Öl 77 aufgelöste Gas abzuziehen. Eine Öffnung 79A, die
an der inneren Seite mit einer Hülse 79B versehen ist, nimmt die drehbare Achse
bzw-. Welle 6a (siehe Fig. 1) auf, wodurch der Zylinder 17 des Öldämpfers 15 drehbar
getragen wird durch die oberen Enden der Hilfsrahmen 6. Aus den Fig. 3 und 4 ist
zu ersehen, daß die Kompressions-Schraubenfeder 16, die sich um die Kolbenstange
18 befindet, zwischen einer Federhalterung 80 und einer anderen Federhalterung 81
angeordnet ist. Die Federhalterung 80 umgibt die Kolbenstange 18 und steht mit ihrem
hinteren Ende mit der vorderen Endfläche der Endschraube 25 in Kontakt. Die andere
Federhalterung 81 umgibt das vordere Ende der Kolbenstange 18.
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Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß ein Fortsatz 18c mit einem geringeren
Durchmesser sich nach vorne von dem vorderen Ende der Kolbenstange 18 erstreckt.
Ein Flansch 82 ist am Basisteil des Fortsatzes 18c angeschraubt.
Ein
anderer Flansch 83 umgibt das hintere Ende des Fortsatzes 18c. Der Teil des Fortsatzes
18c, der zwischen den Flanschen 82 und 83 liegt, ist in einer Muffe 84 eingesetzt
, die sich zwischen den Flanschen 82 und 83 befindet und lose im Hohlraum 19a angeordnet
ist, der im Trägerglied 19 gebildet wird. Der Flansch 83, der zwischen der Muffe
84 und den Schrauben 85 und 86 eingeklemmt ist, ist mit dem vorderen Ende des Fortsatzes
1 8c verschraubt. Die Dämpfungsglieder 87, 88 und 89, die aus Gummi oder aus einem
elastischen Kunststoffmaterial bestehen, die die elastische Vorrichtung 20 bilden,
sind zwischen der Federhalterung 81 und dem Flansch 82, zwischen dem Flansch 82
und dem Trägerglied 19 und zwischen dem Trägerglied 19 und dem Flansch 83 befestigt.
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Die Kolbenstange 18 empfängt durch das Dämpfungsöl eine Kraft, die
proportional ist zu dem Querschnittsbezirk des hinteren Endteiles der Kolbenstange
18, die aus dem Zylinder 17 herausgestossen wird durch die Kraft des hochkompremierten
Gases in der Gaskammer 51. Die Sprungfeder 16, die um die Peripherie des Zylinders
17 in einem vorher komprimierten Zustand gewunden ist, treibt die Kolbenstange 18
so daß diese aus dem Zylinder 17 heraustritt Im folgenden Teil der Beschreibung
wird der Betrieb bzw. die Betätigung der Stoßdämpferanordnung 14 beschrieben. Wenn
das hintere Rad 15 einer anhebenden Kraft unterworfen wird, die die Ausgangskraft
der Feder überschreitet, dann drehen sich die Hilfsrahmen 6 im Uhrzeigersinn um
die drehbare Achse 83 zusammen mit den hinteren Gabeln 3. Dadurch wird der Zylinder
17 des Öldämpfers 15 nach vorne gestossen und läßt die Kolbenstange 18 in den Zylinder
17 eindringen. Der innere Raum der aNeiten Betätigungskammer 74 wird reduziert und
es entsteht ein Druck auf das darin eingefüllte Dämpfungsöl 77. Ein Teil des Dämpfungsöles
77 bewegt das Ventilelement 35 nach rechts gegen die Kraft der Feder 38 und
dadurch
fließt ein relativ geringer Widerstand durch die äußeren Durchgänge 34 in die erste
Betätigungskammer 29. Der Teil des Restes des Dämpfungsöles 77, dessen Volumen dem
Volumen entspricht, das durch die Kolberrtstange 18 eingenommen wird, wenn diese
in den Zylinder eingesetzt ist, wandert durch die Umleitung oder die Bypass-Leitung
69 unter einem relativ großen Widerstand, während der andere Teil das Ventilelement
70 nach links bewegt gegen die Kraft der starken Feder 73. Dadurch öffnet dieses
Öl mit Gewalt das Ventilelement 71 und fließt durch die Öldurchgänge 76 und 75 in
die Ölkammer 50.
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Die erhöhte Menge an Dämpfungsöl in der Ölkammer 50 verschiebt die
Membran 49 gegen die Gaskammer 51, wodurch der Gasdruck in der Gaskammer 51 leicht
ansteigt und konsequenterweise wird die Kolbenstange 18 aus dem Zylinder 17 getrieben.
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Daraus ist zu ersehen, daß die Betätigung der Feder aufgrund des unter
starken Druck stehenden Gases und der Schraubenfeder 16 und des Widerstandes aufgrund
der zweiten Ventilanordnung 56 gegen das Öl 77 eine Dämpfungswirkung gegen den nach
oben gerichteten Hub bzw. Stoß des hinteren Rades 5 ergibt. Wenn die auf das hintere
Rad 5 ausgeübte Kraft aufhört oder vermindert wird, dann schieben die Sprungfeder
16 und das unter Druck stehende Gas 52 in der Gaskammer Sidi e Kolbenstange 18 aus
dem Zylinder 17 heraus. Dadurch wird das Volumen der Betätigungskammer 74 erhöht
und der darin bestehende Druck nimmt ab. Dadurch öffnet der Teil des Dämpfungsöles
77 , der in der Ölkammer 50 und in den Öldurchgängen 76 und 75 gehalten wird und
dessen Volumen einem Volumen entspricht, das durch die Kolbenstange 18 entlee rt
worden ist, wenn diese aus dem Zylinder 17 herausgestoßen wird, unter Gewalt das
Ventilelement 64
gegen die Kraft der Feder 67 und dieses Öl geht
unter einem relativ geringen Widerstand durch die äußeren Durchgänge 61 und der
E9passleitung 69 in die zweite Betätigungskammer 74. Auf der anderen Seite wird
der Teil des Dämpfungsöles 77, der in der ersten Betätigungskammer 29 gehalten Vfii
rd, in Ströme aufgeteilt. Ein Strom wird durch die radialen Durchgänge 28a und die
Umleitung 28, während der andere Strom das Ventilelement 39 nach links bewegt gegen
die Kraft der starken Feder 43 und dann in die zweite Betätigulgskamme r 74 durch
die inneren Durchgänge 33 fließt. Zur Zeit dieses Hineinfließens unterliegt der
Strom des Dämpfungsöles 77 einem Widerstand, der durch die Umleitung 28 und die
Feder 43 entsteht. Es kommt ebenfalls zu einer Stoßdämpfung, wenn die Kolbenstange
18 aus dem Zylinder 17 herausgestoßen wird insbesondere dann, wenn das hintere Rad
5 wieder herabbewegt wird Falls man die Gaskammer 51 ein wesentlich größeres Volumen
haben lässt als der abgenommene oder der zugenommene Hohlraum des Zylinders 17 aufgrund
der Bewegung der Kolbenstange in oder us dem Zylinder 17" dann kommt es zu einer
geringen Veränderung des Volumens der Gaskammer 51 und dadurch wird die Ver anderung
der auf die Kolbenstange 18 ausgeübten Kraft auf ein Mindert maß reduziert.
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In der folgenden Beschreibung werden anhand der Fig. 5 die Federungseigenschaften
der erfindungsgemäßen Stoßdämpferanordnung 14 nach den Fig 2 bis 4 mit Stoßdämpferanordnungen
bekannter und herkömmlicher Art verglichen.
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Im Koordinatensystem der Fig. 5 bedeutet D in der Abszisse den Hub
der Kolbenstange in Relation zu dem Zylinder der Stoß dämpfenden Anordnung nach
der Erfindung und dem der der herkömmlichenStoßdämpferanordnung Dmax zeigt die maximalen
Werte der Huber Hube. W aurder
Ordinate gibt die Größe der Kraft
an, die auf die stoßdämpfende Anordnung einwirkt. Dies entspricht der Belastung
und/oder der Stöße, die auf das hintere Rad eines Motorrades einwirken. Wmax sind
die maximalen Werte für W, die erhalten werden, wenn die stoßdämpfende Anordnung
einen maximalen Hub Dmax macht.
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Die herkömmlichen federartigen Stoßdämpferanordnungen zeigen eine
bedeutend geringere Ausgangsfederkraft K als eine Federkraft WI, die der Komponente
einer Gesamtkraft entspricht, die ausgeübt wird durch die Summe des Eigengewichtes
eines herkömmlichen Motorrads und des Gewichtes eines Fahrers, der auf dem Motorrad
sitzt, und die auf das hintere Rad 5 ausgeübt wird. In dem vorliegenden Fall wird
angenommen, daß der Fahrer ein Gewicht von 40 bis 90 kg besitzt, obgleich einige
Veränderungen bestehen aufgrund des Geschlechts und der Nationalität. Wenn daher
der Fahrer auf einem herkömmlichen Motorrad fährt, dann gehen etwa 30 % des Gesamthubes
der herkömmlichen Stoßdämpferanordnung verloren, d. h. der wirksame Hub wird auf
(Dmax - Da) reduziert oder um etwa 70% von Dmax.
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Solche Federeigenschaften können beispielsweise angezeigt werden durch
die stark ansteigende gerade gestrichelte Linie P. Der dabei entstehende Federungskoeffizient
beläuft sich dann auf folgenden hohen Wert: (Wmax - K) (Dmax - Da) Bei der stoßdämpfenden
Anordnung nach der Erfindung wird der Öldämpfer mit einem Gas eines geeigneten hohen
Druckes ausgestattet so daß dieser mit einer Ausgangsfederungskraft L versehen wird,
die mindestens der Hälfte des Eigengewichtes des Motorrades entspricht.
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Die Federungseigenschaften der Gasfeder, die sich von diesem unter
hohen Druck befindlichen Gas ableiten, werden durch die Kurve GS in Fig. 5 angezeigt.
Die gesamte Federkraft der Stoßdämpferanordnung ist im wesentlichen gleich der Ausgangsfederkraft
L und zwar während des gesamten Hubes. Diese Tatsache ermöglicht es, daß die Stoßdämpfervorrichtung
nach der Erfindung einen bedeutend geringeren Federungskoeffizienten besitzt als
die herkömmlichen Stoßdämpfer und dieser Federungskoeffizient bleibt während des
gesamten Hubes konstant.
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Die Sprungfeder der stoßdämpfenden Anordnung nach der Erfindung wird
mit einer Ausgangsfederungskraft K versehen, die genauso schwach ist wie die der
herkömmlichen Stoßdämpferanordnungen, die bedeutend schwächer ist als die Ausgangsfederungskraft
L der Gasfeder.
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Jedoch hat de r der Federungskoeffizient der Schraubenfeder nach der
Erfindung einen geringeren Wert als den der herkömmlichen Stoßdämpferanordnungen
wie aus dem Gradienten der Linie CS zu ersehen ist.
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Die Federungseigenschaften der Stoßdämpferanordnung nach der Erfindung
können durch eine Kurve TS ausgedrückt werden, die die Summe der Kurven GS und CS
darstellt. Die Kurve TS ist der Kurve Q sehr ähnlich, die mit N in Verbindung steht,
der die Summe von L und K ausdrückt, und mit dem Schnittpunkt von zwei geraden Linien
die durch W=Wmax und D=Dmax definiert werden. In diesem Fall wird angenommen, daß
M gleich WI ist. Jedoch muß K nicht aus diesen Werten bestehen und kann sogewählt
werden, daß irgendein größerer Wert vorliegt als der der einer Hälfte der Summe
des Eigengewichts des Motorrads und des Gewichts des darauf sitzenden Fahrers entspricht.
Weiterhin hat die stoßdämpfende Anordnung nach der Erf'indung einen geringeren Federungskoeffizienten
als di e herkömmlichen stoßdämpfenden Anordnungen und zwar während des ganzen Hubes
der
Federungskoeffizient des Stoßdämpfers nach der Erfindung ist
im wesentlichen gleich K Dmax Die vorhergehende Beschreibung bezog sich auf die
Federungseigenschaften der stoßdämpfenden Anordnung selbst. Da jedoch die Räder
eines Motorrades, das mit dieser Stoßdämpferanordnung ausgerichtet ist ebenfalls
Federungs eigenschaften zeigen, die der Stoßdämpferanordnung entsprechen, kann die
Beschreibung auch vollständig auf die Motorräder angewendet werden.
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Aus der obigen Beschreibung ist zu ersehen, daß die Stoßdämpferanordnung
nach der Erfindung im wesentlichen keinen Hub ausführt aufgrund des Eigengewichtes
des Motorrades und des darauf sitzenden Fahrers. Wenn eine zusätzliche Belastung
oder ein Stoß auf das Hinterrad ausgeübt wird, dann macht der erfindungsgemäße Stoßdämpfer
einen entsprechenden Hub über den gesamten Bereich von Null bis Dmax und reduziert
so den Federungskoeffizienten. Daher hat die Stoßdämpferanordnung nach der Erfindung
den Vorteil, daß ein Stoß, der auf einen Fahrer ausgeübt wird, der auf dem mit dem
erfindungsgemäßen Stoßdämpfer ausgerüsteten Motorrad sitzt, wesentlich ve rringert
wird. Die erfindungsgemäße Stoßdämpfervorrichtung ermöglicht es auch, daß die gesamte
Federungskraft während des gesamten Hubes auf einen größeren Wert eingestellt werden
kann als bei den herkömmlichen Arten. Ein mit der erfindungsgemäßen Stoßdämpferanordnung
ausgerüstetes Motorrad zeigt daher eine ausgezeichnete Haftfähigkeit der Räder auf
der Strasse bzw. auf dem Boden, ganz gleich ob bei niedrigen oder hohen Geschwindigkeiten.
Selbst wenn anormal starke Stöße auf das Motorrad ausgeübt werden, verhindert die
erfindungsgemäße Stoßdämpferamrdnung, daß das Motorrad als Ganzes
vom
Boden abhebt, dadurch daß der Hub des Stoßdämpfers bis an die Grenze gebracht wird.
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Aus der Fig. 4 ist zu ersehen, daß im Falle, daß das hintere Rad 5
einem besonders starken Stoß ausgesetzt wird, der selbst nicht durch den vollen
Hub des Kolbens 18 des Dämpfers 15 absorbiert wird, das elastische Dämpfungsglied
87 zu einer Verschiebung der Federhalterung 81 führt und zwar in axialer Vorwärtsrichtung,
so daß die Vibrationen absorbiert werden, die aus der Resonanz der Sprungfeder 16
resultieren. Das elastische Dämpfungsglied 88 ermöglicht eine axiale Bewegung der
Kolbenstange 18 und verhindert dadurch, daß ein schwerer Schock auf das Trägerglied
19 übertragen wird. Dadurch wird der auf den Stoßdämpfer 14 ausgeübte Stoß wesentlich
reduziert. Die Hilfsrahmen 6 drehen sich um die drehbare Achse 23 als das Ergebnis
des Hubs des Hinterrades 5 in senkrechter Richtung, um das hintere Ende der Stoßdämpferanordnung
14 zu bewegen. In diesem Fall lassen die Dämpfungsglieder 88 und 89 die gesamte
Stoßdämpferanordnung 14 um den Teil des Fortsatzes 18c der Kolbenstange 18 schwingen,
der in einer Öffnung 19a des Trägergliedes 19 eingesetzt ist. Dadurch erhält man
eine im wesentlichen freie senkrechte Bewegung des hinteren Endes der Stoßdämpferanordnung
14. Diese weiche, senkrechte Bewegung schützt die Stoßdämpferanordnung 14 einschließlich
der Kolbenstange 18 vor irgendwelchen Beschädigungen und ermöglicht, daß der Hilfsrahmen
6 in leichter Weise zu der Stoßdämpferanordnung 14 gedreht werden kann.
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In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Motorrades nach der
Erfindung dargestellt. Der Hauptrahmen 1, der Sitzständer 2, die
Hintergabel
3, die drehbar am Hauptrahmen 1 getragen wird mittels einer drehbaren Achse 23 zusammen
mit den Gabelenden 3a, das Hinterrad 5, der Lenkkopf 9, die vordere Gabel 10, das
vordere Rad 11, die Tankleiste 12, der Brennstofftank 13, die Sitzleisten 21, der
Sitz 22A und die Hinterradgabelstreben 21a haben im wesentlichen die gleiche Konstruktion
und Anordnung wie in Fig. 1 dargestellt, mit der Ausnahme, daß ein Paar im folgenden
beschriebenen Stoßdämpferanordnungen 114 im wesentlichen in einer aufrechten Stellung
auf beiden Seiten des Hinterrades 5 des Motorrades angeordnet sind und die Hilfsrahmen
6a der Fig. 1 weggelassen worden sind.
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Die Stoßdämpferanordnung 114 besteht aus einem Öldämpfer 115, einer
Kolbenstange 118, die sich nach oben von dem Öldämpfer 115 erstreckt, einer Kompressionsschraubenfeder
116, die um den Öldämpfer 115 angeordnet ist und einer Kolbenstange 118. Das untere
Ende des Öldämpfers 115 ist drehbar an der hinteren Gabel 3 angebracht und das obere
Ende der Kolbenstange 118 ist an einer Federhalterung 181 fixiert, die drehbar angebracht
ist am oberen Ende der Hintergabelstrebe 21a oder dem hinteren Ende der Sitzleiste
21. Die Feder 116 ist zwischen einem Flansch 180 und einer Federhalterung 181 angeordnet,
wobei sich der Flansch 180 auf einem Zwischenteil des äußeren Gehäuses des Öldämpfers
115 befindet. Aus der Fig. 7 ist zu ersehen, daß der Öldämpfer 115 der Stoßdämpferanordnung
114 aus einem Zylinder 117 besteht, der die Kolbenstange 118 aufnimmt und aus einem
äußeren Gehäuse 90, das den Zylinder 117 umgibt. Der Zylinder 117 und das äußere
Gehäuse 90 sind konzentrisch angeordnet mittels einer Kappe 91, einer Endschraube
125 und dem später beschriebenen Bogenventil 156, so daß die äußere periphere Wand
des Zylinders 117 und die innere periphere Wand des äußeren Gehäuses
90
einen Ölbehälter 92 bilden. Eine Öldichtung 124 befindet sich zwischen der Kolbenstange
118 und der Endschraube 125.
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Das untere Ende der Kolbenstange 118 ist mit einem Flansch 93 befestigt.
Der schmalere Durchmesser des Fortsatzes 11 8a der Kolbenstange 118 erstreckt sich
von diesem Flansch 93 nach unten.
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Ein Bolzen 94 ist am unteren Ende des Fortsatzes 11 8a angeschraubt.
Am Fortsatz 118a isl eine erste Ventilanordnung oder eine bewegliche Ventilanordnung
127 der zuletzt beschriebenen Art angebracht. Der Ventilanordnungskörner oder Kolben
130 der Ventilanordnung 127 ist am Fortsatz 11 8a befestigt zwischen dem Flansch
93 und dem Bolzen 94 und zwar in der Weise, daß die Endflächen des Kolbens 130,
die gegenüber dem Flansch 93 und dem Bolzen 94 liegen, durch die Lager 95 und 96
(seat) in einem bestimmten Abstand gehalten werden. Durch den Kolben 130 geht eine
Gruppe von Durchgängen 134, die sich jeweils aus der Nähe des Zentrums der oberen
Oberfläche des Kolbens 130 zu der Nähe der unteren Peripherie davon erstrecken.
Durch den Kolben 130 geht eine weitere Gruppe von Durchgängen 133, die sich jeweils
von der Nähe der oberen Peripherie des Kolben s 130 zu der Nähe des Zentrums der
unteren Oberfläche davon erstreckt. Der Querschnittsbereich der Durchgänge 134 ist
größer als der Querschnittsbereich de: Durchgänge 133. Ein Ventilelement 135 wird
mittels einer konischen Feder 138 nach unten gedrückt, die normalerweise die Durchgänge
34 an der oberen Oberfläche des Kolbens 130 verschließt. Ein Ventilelement 139 wird
mittels einer konischen Feder 143 , die eine größere Kraft besitzt als die konische
Feder 138, nach oben gedrückt , um normaler weise die Durchgänge 133 an der unteren
Oberfläche des Kolbens
130 zu verschließen.
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Das untere Endedes Zylinders 117 ist mittels einer zweiten Ventilanordnung
oder einer Bodenventilanordnung 156 befestigt. Durch den Ventilanordnungskörper
158 des Bodenventils 156 gehen die Durchgänge 161, die sich in axialer Richtung
erstrecken und ebenfalls die radialen Durchgänge 97, die mit den axialen Durchgängen
191 und dem Ölbehälter 92 in Verbindung stehen. Ein Stöpsel 168, durch den die Wpassleitung
169 durchgeht, erstreckt sich in axialer Richtung und ist von oben in dem zentralen
Teil des Ventilanordnungskörpers 58 angeschraubt. Zwischen dem Flansch 168a des
Stöpsels 168 und der oberen Oberfläche des Ventilanordnungskörpers 158 befinden
sich ein Ventilelement 171, das normalerweise einen Teil des Bereiches des Du rchgangs
161 verschließt, ein Ventilelement 170, das auf dem Ventilelement 171 aufgesetzt
ist und normalerweise den Durchgang 161 abschließt, und eine konische Feder 173,
die das Ventilelement 170 nach unten drückt. Durch das Ventilelement 170 gehen die
Öffnungen 170a, die normalerweise durch das Ventilelement 171 verschlossen sind.
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Die Kappe 91, die erste Ventilanordnung 127 und der Zylinder 117 bilden
eine erste Betätigungskammer 129, und die erste Ventilanordnung 127, die zweite
Ventilanordnung 156 und der Zylinder 117 bilden eine zweite Betätigungskammer 174.
Diese Kammern können auch als Betriebs-, Steuer oder Schaltkammern bezeichnet werden.
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Die erste Betätigungskammer 129 ist mit dem Behälter 92 verbunden
durch einen engen Raum 91a zwischen der Kappe 91 und der Kolbenstange 118, einem
Grundloch 125a in der Endschraube 125 und einen Durchgang 91 b in der Kappe 91,
wodurch das Grundloch 1 25a
und der Behälter 92 miteinander in
Verbindung stehen.
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Eine im wesentlichen zylindrische druckregulierende Einheit 146, die
parallel mit dem äußeren Gehäuse 90 angeordnet ist, ist mit der Kappe 148 am Oberteil
verschraubt. Eine Schraube 155, ein Durchgang 154 und ein elastisches Glied 153
haben die gleiche Konstruktion und Anordnung wie die Schraube 55, der Durchgang
54 und das elastische Glied 53 am oberen Teil des Gasgehäuses 48 der in Fig. 2 dargestellten
druckregulierenden Einheit 49.
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Die druckregulierende Einheit 146 ist durch einen axial beweglichen
Kolben 149 aufgeteilt in eine obere Gaskammer 151, die mit einem unter Hochdruck
stehenden Gas 152 wie beispielsweise Luft oder Stickstoffgas ausgefüllt wird, und
einer unteren Ölkamnee r 150, die mit dem Dämpfungsöl 177 gefüllt ist.
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Der untere Endteil des äußeren Gehäuses 90 und der der druckregulierenden
Einheit 146 sind integral durch das Verbindungsglied 145 verbunden. Zwei Öldurchgänge
98 im Verbindungsglied 145 stellen die Verbindung zwischen dem Behälter 92 und der
Ölkammer 150 her. Die druckregulierende Einheit 146 ist mit Kühlrippen 99 versehen,
wodurch eine vollständige Kühlung des Dämpfungsöles erreicht wird, das durch den
Betrieb des Stoßdämpfers und des bei der Kompression erwärmten Hochdruckgases erhitzt
wird. Aus der Fig. 6 ist zu ersehen, daß diese druckregulierende Anordnung 146 vor
der Stoßdämpferanordnung nach der Erfindung oder im vorderen Teil des Motorrades
angeordnet ist um ausreichend gekühlt zu werden.
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Nicht nur die Ölkammer 1 50 sondern auch die erste Betätigungskammer
129, die zweite Betätigungskammer 174, der Behälter 92, das Grundloch 125a, die
erste Ventilanordnung 127 und die zweite Ventilanordnung 156 sind vollständig mit
dem Dämpfungsöl 177 aufgefüllt, wodurch verhindert wird, daß im Dämpfer 115 Hohlräume
entstehen durch die Bildung von Gasblasen.
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Die Kolbenstange 118 empfängt durch das Dämpfungsöl eine Kraft, die
proportional ist zu dem Querschnittsbereich des hinteren Endteiles der Kolbenstange
118, die aus dem Zylinder 117 herausgetrieben wird durch den Druck des hochkomprimierten
Gases in der Gaskammer 151.
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Die Sprungfeder 116, die sich um die Peripherie des Zylinders 117
in einem vorher komprimierten Zustand befindet, treibt ebenfalls zur gleichen Zeit
die Kolbenstange 118, so daß diese aus dem Zylinder 117 herauskommt.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise der Stoßdämpferanordnung 114, die
in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, beschrieben. Wenn das hintere Rad 5 einen nach
oben gerichteten Stoß ausgesetzt wird, dann wird die Stoßdämpferanordnung 114 ebenfalls
nach oben bewegt. Die Kompressions-Schraubenfeder 116 wird zusammengedrückt und
dadurch wird die-Kolbenstange 118 in den Zylinder 117 gestoßen und das Dämpfungsöl
177 in der zweiten Betätigungskamme r 174 wird unter Druck gesetzt. Ein Teil des
unter Druck gesetzten Dämpfungsöles 177 in der Kammer 174 geht durch die Durchgänge
134 der ersten Ventilanordnung 127 und drückt das Ventilelement 135 gegen die Kraft
der schwachen Feder 138 und fließt in die erste Betätigungskammer 129 und einem
relativ geringen Widerstand. Auf der anderen Seite geht das gleiche Volumen an Dämpfungsöl
177, das sich in der zweiten Betätigungskammer
174 befindet als
das von der Kolbenstange eingenommene Volumen, wenn diese in den Zylinder eingesetzt
wird, durch die wpass-Leitung 169 der zweiten Ventilanordnung 156 und läuft durch
die Öffnung 170a, drückt das Ventilelement 171 auf und fließt dann unter einem relativ
großen Widerstand durch den Durchgang 161 zu dem radialen Durchgang 97 und von dort
durch den Behälter 92 und den Öldurchgängen 98 in die Ölkammer 150.
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Eine Erhöhung der in der Ölkammer 150 aufgenommenen Menge an Dämpfungsöl
führt zu einer Verschiebung des axial beweglichen Kolbens 149 in Richtung auf die
Gaskammer 151. Dadurch wird der Gasdruck in der Gaskammer 151 leicht erhöht und
dadurchdh auch die Kraft, die die Kolbenstange 118 aus dem Zylinder 117 herausdrückt.
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Die Stoßkraft und die Federkraft verursachen gemeinsam die Federwirkung
der Stoßdämpferanordnung i14. Wenn die Stoßdämpferanordnung 114 einen vollen Hub
macht, hat die Gaskammer 151 noch eine bedeutend größere Kapazität als das maximale
Volumen, das durch die Kolbenstange 118 eingenommen wird, wenn diese in den Zylinder
117 eingesetzt wird. Aus diesen Gründen bleibt die Federkraft, mit der der Gasdruck
die Kolbenstange 118 aus dem Zylinder 177 herausdrückt unverändert während des gesamten
Hubes der Stoßdämpferanordnung 114 nach der Erfindung.
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Falls der Stoß bzw. die Belastung abnimmt oder vollständig aufhört,
wird die Kolbenstange 118 durch die Hilfsstoßkraft der Feder 116 und den Druck des
Gases 152 nach oben gestoßen, wodurch der in der zweiten Betätigungskammer 174 vorherrschende
Druck abnimmt.
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Ein Teil des Dämpfungsöles 177, das sich in de - Ölkammer 1 57 befindet,
geht durch die Öldurchgänge 98 und die Durchgänge 97 und
161 und
durch die ypassleitung 169, um dann das Ventilelement 170 gegen die Kraft der schwachen
Feder 173 nach oben zu stoßen, und fließt dann in die zweite Betätigungskammer 174
mit einem schwachen Widerstand durch die Öffnungen 170a. Auf der anderen Seite wird
das Dämpfungsöl 177, das sich in der ersten Betätigungskammer 129 befindet, durch
die Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 118 unter Druckgesetzt, geht durch die Durchgänge
133, stößt das Ventilelement 139 gegen die Kraft der starken Feder 143 auf und läuft
in die zweite Betätigungskammer 174 unter einem relativ großen Widerstand.
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Der durch die Feder 143 verursachte Widerstand absorbiert eine Kraft,
die dazu neigt, die Kolbenstange 118 nach oben zu drücken.
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Mit der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Stoßdämpferanordnung, die
im wesentlichen die gleiche Anordnung ist wie die Ausführungsform in Fig. 1 bis
4 durch die Wiedereinstellung des Federkoeffizienten der Feder 116 , dem Volumen
der Gaskammer 151, dem Druck des Gases in der Gaskammer 151, dem Durchmesser der
Kolbenstange 118 und dem Hub der Stoßdämpferanordnung 114, daß die Stoßdämpfe ranordnung
den gleichen Federungskoeffi zienten besitzt wie durch die Kurve TS in Fig. 5 dargestellt.
Anhand de Fig. 8 und 9 wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Stoßdämpferanordnung
14 nach den Fig. 2 bis 4 verwendet wird. Die durchgehenden und die punktierten Linien
der Fig. 8 geben die relativen Stellungen der Stoßdämpferanordnung 14, des Hinterrades
5, der hinteren Gabel 3 und der Hilfsrahmen 6 an, wenn das Hinterrad 6keinem Stoß
ausgesetzt ist.
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Die Bezeichnung A gibt eine Entfernung zwischen der Achse 5a des Hinterrades
5 und der drehbaren Achse 23 am Hauptkörper 1 an.
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B ist eine Entfernung zwischen den drehbaren Achsen 23 und 6a. C ist
eine Entfernung durch die sich das Hinterrad 5 nach Erhalt eines
Stoßes
bewegt. D ist die Hubhöhe des Zylinders 17, wenn ein Stoß auf das Hinterrad 5 ausgeübt
wird. N ist die Ausgangsfederkraft, die auf das Hinterrad 5 einwirkt. R ist die
anfängliche Belastung, die auf das Hinterrad 5 ausgeübt wird. In Fig. 9 ist die
Bezeichnung E der Durchmesser der Kolbenstange 18, F ist das Volumen der Gaskammer
52, H ist der Druck des Gases 51, der in der Gaskammer 52 vorherrscht, J ist der
Federkoeffizient der Kompressionsschraubenfeder 16, K ist die anfängliche Federkraft,
die auf die Feder 16 ausgeübt wird. L ist die anfängliche Federkraft, die auf den
Öldämpfer 1 5 oder der Gasfeder ausgeübt wird, und N ist die gesamte anfängliche
Federkraft, der die Stoßdämpferanordnung 14 unterworfen wird, nämlich die Summe
von K und L.
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Wenn angenommen wird, daß in dem Beispiel A/B = 1,7 (A/B definiert
als ein Armverhältnis).
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Maximalwert von C(Cmax) = 127,5 mm, Maximalwert von D (Dmax) = 75
mm, E = 22 mm 3 F = 200 cm im Falle eines Null-Hubes H = 25 kg/cm im Falle eines
Null-Hubes J = 4,0 kg/mm dann kann das maximale Volumen von dem Teil der Kolbenstange
18, die in den Zylinder 17 hineingestossen wird (d.h. ein Volumen, das durch die
Kolbenstange 18 im Zylinder 17 eingenommen wird, während die Kolbenstange 18 sich
zwischen vollen Huben und Null-Huben bewegt), ausgedrückt werden als
Daher ist das Verhältnis von F zu G:
daraus ist zu ersehen, daß der auf das Dämpfungsöl 77 ausgeübte Druck sich nicht
mehr als 17 % während des Hubes des Stoß dämpfers verändert.
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Wenn weiterhin angenommen wird, daß die Feder 16, die am Stoßdämpfer
angebracht ist, eine kontrahierte Menge von 10 cm von ihrer freien Länge besitzt,
dann kann die anfängliche Federkonstante K durch folgende Gleichung ausgedrückt
werden.
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K = J x 10 mm = 4.0 kg/mm x 10 mm = 40 kg.
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Eine anfängliche Federkraft, die auf den Öldämpfer 15 oder der Gasfeder
ausgeübt wird kann ausgedrückt werden als
Daraus wird gefolgert: M = K + L = 40 kg 8 95 kg = 135 kg Daraus ergibt sich folgende
anfängliche Federkraft, die auf das Hinterrad'5 ausgeübt wird:
Wird angenommen, daß ein Motorrad ein Eigengewicht P von 100 kg
besitzt, ein Fahrer das Gewicht Q von 60 ky besitzt und das hintere Rad 5 einer
Belastung gleich 60 % der Summe von P und Q unterworfen wird, dann erhält man folgende
Gleichung: R = (P + Q ) x 60% = 160 kg x 60% = 96 kg Daher kann die anfängliche
Reflektion S der Kompressionssprungfeder 16 oder des Stoßdämpfers ausgedrückt werden
als:
Daher kann der anfängliche Hub S angegeben werden durch:
wenn der Federko.effizient der Gasfeder vernachlässigt wird, da er sehr klein ist
wie unten beschrieben.
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g=Federkoeffizient bei maximalem Hub des dämpfers 15 Federkoeffizient
beim Nult-Hub des Oldämpfers 15 Diese Gleichung definiert die Veränderung des Federkoeffizienten.
-
Daraus ergibt sich
In dem vorliegenden Beispiel ergibt & folgenden Wert:
Demgemäß ist - ein geringer Wert, der beweist, daß keine wesentliche Veränderung
des Federkoeffizienten des Öldämpfers oder der Gasfeder während eines vollen Hubes
des Öldämpfers 15 vorliegt.
-
Wenn der anfängliche Federkoeffizient des Öldämpf ers 15 durch J0
angegeben wird und der Federkoeffizient beim maximalen Hub davon durch JF angegeben
wird, dann kann die Veränderungsrate #T der gesamten Federkraft M der Stoßdämpferanordnung
14 mit folgender Gleichung angegeben werden.
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In diesem Beispiel beträgt
und dies beweist, daß die gesamte Federkraft N sich lediglich innerhalb eines praktisch
vernachlässigbaren Bereiches von 1,5 % verändert hat und dadurch wird der gesamte
Federkoeffizient der Stoßdämpferanordnung 14 im wesentlichen konstant während des
gesamten vollen Hubes. Fig. 10 zeigt die Federeigenschaften der Fig. 8 und 9.
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Die durchgehende Linie CD zeigt die Federeigenschaften der Schraubenfeder
16, die durchgehende Linie TW zeigt die Federeigenschaften des Öldämpfers 15 oder
der Gasfeder und die durchgehende Linie TW zeigt die Federeigenschaften der Stoßdämpferanordnung
14, die eine Kombination der Federeigenschaften der Schraubfeder 16 und des Öldämpfers
15
oder der Gasfeder darstellt. Eine Kurve TD zeigt die Federeigenschaften eines Motorrades
auf, ds r eine Stoßdämpferanordnung 14 verwendet, und die aus einem Hub des Fiinterrades
5 resultieren.
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Die Linie CD und die Linie DD zeigen die zeile von TD, die der Schraubenfeder
16 und dem dämpfer 15 zufallen.
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Die Experimente zeigen, daß im Falle, daß die Veränderung T des gesamten
Federkoeffizienten M innerhalb eines Bereiches von 3 % fällt, der Motorradfahrer
überhaupt die Veränderung nicht feststllen kann aufgrund des ruhigen Betriebes des
Motorrades und daß selbst bei einer Veränderung von 6 % beim Fahrer kein unangenehmens
Gefühlr verursacht wird. Erst wenn die Veränderung CT 10 % überschreitet, kann das
Fah ren für den Fahrer unangenehm werden oder es können Schwigigkeiten entstehen.
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Es konnte experimentell nachgewiesen werden, daß der auf dem Motorrad
sitzende Fahrer das Fahrzeug unter sicheren Bedingungen lenken kann, wenn die Variation
E t des gesamten Federkoeffizienten N des Stoßdämpfers 14 bei einem geringeren Niveau
als 1,03 bleibt.
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Wenn die Veränderung #T bei etwa 1,06 bleibt, kam der Fahrer das
Motorrad ohne irgendwelche unangenehmen Gefühle fahren. Wenn die Veränderung von
t-T T jedoch 1,10 überschreitet, dann hat der Stoßdämpfer 14 seinen Federkoeffizienten
aufgrund des Hubes so stark verändert, daß der auf dem Motorrad sitzende Fahrer
diese Veränderung feststellen kann und er Schwierigkeiten hat das Fahrrad unter
stabilen Bedingungen zu fahren. Das Verhältnis D, daß das Volumen F
der
Gaskammer des dämpfers 15 zu einem maximalen Volumen G trägt, und durch die Kolbenstange
18 besitzt ist, wenn diese in den Zünder 7 eingesetzt ist oder die Menge der Veränderung
von t des Gasfederkoeffizienten, die die Veränderung des ge-T samten Federkoeffizienten
des Stoßdämpfers 14 verursacht geringer wird im Verhältnis zum Ausmaß in dem der
Gasfederkoeffizient abnimmt von dem der Sprungfeder 16. Der Gasfederkoeffiztent
ist vorzugsweise geringer als ein Zehntel des Koeffizienten der Sorungfeder 16,
wenn dieser auf das Rad oder die Räder des Motorrades ausgeübt werden soll.
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Im Falle, daß der Federkoeffizient der Sprungfederl 6 auf mehr als
sechzehn mal ansteigt, dieser Fall tritt ein bei einem Nullhub des Öldämpfers, dann
ist das Verhältnis T, daß das Volumen F der Gaskammer 51 des Öldämpfers 15 zu dem
maximalen Volumen G trägt, das durch die Kolbenstange 18 eingenommen wird, wenn
diese in den Zylinder 17 eingesetzt wird, bei etwa 5,5. Insbesondere wenn die Veränderung
von c( der Gas federkraft bei etwa 1,50 liegt, dann fällt die Veränderung T des
gesamten Federkoeffizienten M des Stoßdämpfers 14 unter 1,03 und man kann das Motorrad
leichter fahren. Wenn T und £ annähernd bei 3,5 und 2 liegen, dann fällt T unter
1,06 und dadurch wird verhindert, daß die Betriebssicherheit des Motorrades abnimmt.
Liegen jedoch D bei 2,5 und & bei 2,8, dann nähert sich £ an 1,10 und dadurchwird
es schwierig, T das Motorrad zu fahren.
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Auf der anderen Seitekann die oben erwähnte Reduzierung des Gasfederkoeffizienten,
die auf die Räder des Motorrades ausgeübt wird, relativ zum Koeffizienten der Schraubenfeder
zu einer Abnahme der
Veränderung T des Gesamtfederkoeffizienten
führen. Dies zeigt, daß es von Vorteil ist, daß dafür gesorgt wird, daß die Gasfeder
einen geringeren Federkoeffizienten ausübt als der Federkoeffizient der Gasfeder
selber auf die Motorrad-Räder.
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Mit den in Fig. 1 dargestellten Motorrad nach der Erfindung macht
die Gasfeder einen Hub, der nur äquivalent ist zu 1 durch 1,7 des Hubes der Motorradräder
wie ervorher durch das Armverhältni von etwa 1,7 angezeigt wird. Daher übt die Gasfeder
auf das Hinterrad einen Koeffizienten aus , der das umgekehrte Verhältnis zu dem
Quadrat des Armverhältnis A trägt. Dieser Koeffizient ist wünschenswert, QA12 mal
oder etwa 1 durch 2,9 des Koeffizienten der Gasfeder selbst.
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Wenn im dämpfer 15 das Verhältnis D des Volumens F der Gaskammer 51
zu dem Maximalvolumen G besser als der Kolbenstange 18, die in den Zylinder 17 eingestoßen
wird, bei etwa 5,5 liegt, (d.h. wenn die Veränderung der Federkraft auf etwa g =
150 kommt), dann wird die Veränderung 6 in der gesamten Federkraft N des Stoß-T
dämpfers 14 nicht wesentlich beeinflusst. Wenn T etwa 4 angibt und F bei 1,8 ist,
dann ist 8 T geringer als 1,03. Wenn T auf 3,5 ansteigt und (5 auf über 2, dann
wird <5 6 auf über 1,06 ansteigen.
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T Bei den vorhergehenden Beispiel liegt die anfängliche Federkraft
L des dämpfers 15 bei etwa 70 % der anfänglichen Gesamten Federkraft N, die restlichen
30 % bestehen aus der anfänglich en Federkraft K der Schraubenfeder 16. Es wird
darauf hingewiesen, daß N im wesentlichen gleich gemacht wird zu dem Teil einer
Kraft, die durch eine Summe des Eigengewichts des Motorrads und des auf dem
Motorrad
sitzenden Gewichtes des Fahrers auf das hintere Rad 5 ausgeführt.
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Bei dem maximalen Hub liegt der Anteil des Öldämpfers 15 bei etwa
ein Viertel der gesamten Federkraft und der Anteil der Sprungfeder 16 liegt bei
etwa drei Viertel der gesamten Federkraft. Bei einem maximalen Hub erhöht sich die
Federkraft des Öldämpfers 15 von der anfänglichen Federkraft davon nur um etwa 16
%, ein Wert, der im wesentlichen vernachlässigbar ist im Vergleich mit der gesamten
Federkraft, die über 200 % beim maximalen Hub zunimmt. Wenn die Gaskammer mit einem
Gas 52 beladen wird, das unter einem zu hohen Druck steht, und es entstehen Schwierigkeiten
bezüglich der Abdichtung. Wenn das Gasgehäuse 48 beschädigt wird, beispielsweise
dadurch, daß das Motorrad umfällt, dann kann es zu schwereren Unfäfilen kommen,
daher ist es notwendig eine besondere Vorrichtung für die Lieferung eines solchen
Hochdruckgases zu entwickeln. Es ist daher für den Fahrer Schwierig, die Federeigenschaften
des dämpfers 15 so einzustellen, so daß diese mit irgendwelchen Unebenheiten des
Bodens entgegenkommen. Aus diesem Grund wird der Gasdruck so gewählt, daß er niedriger
liegt als etwa 50 kg/cm² und vorzugsweise 2 niedriger als 30 kg/cm .
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Patentansprüche: